monitorizacion no invasiva de la hemodinámica cerebral en el
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MONITORIZACION NO INVASIVA DE LA HEMODINÁMICA CEREBRAL EN EL RECIÉN NACIDO CON ENCEFALOPATÍA HIPÓXICO-ISQUÉMICA Fernando Cabañas, Adelina Pellicer, Eva Valverde, José Quero Unidad de Neuroultrasonografía y Hemodinámica Cerebral Neonatal. Servicio de Neonatología. Hospital Universitario La Paz. Madrid. La prevalencia de la lesión cerebral en el recién nacido que sobrevive a una estancia en la unidad de cuidados intensivos neonatales sigue siendo alta, tanto en el recién nacido a término como en el prematuro. En los primeros, la investigación sobre la prevención del daño asfictico perinatal constituye una línea de trabajo en la que son notables los avances conseguidos. Pero actualmente, con el importante desarrollo que han tenido las unidades de cuidados intensivos neonatales, se amplía notablemente el número de recién nacidos sujetos al riesgo de padecer asfíxia de origen postnatal, entendiendo por ello aquellas situaciones en las que se compromete el intercambio adecuado de gases sanguíneos a nivel cerebral, con o sin isquemia: insuficiencias respiratorias graves, cardiopatias congénitas con/sin intervención, procedimientos específicos como by-pass cardiopulmonar e hipotermia, por citar algunos ejemplos. Por otro lado, el recién nacido prematuro, por su propia condición, padece una bien definida patología isquémico-hemorrágica, ligada a la inmadurez, objeto de profuso estudio en las últimas décadas. No obstante, uno de los grandes retos de la Neonatología moderna es el manejo óptimo de niños progresivamente más inmaduros, y es en esta población donde la investigación del efecto que producen las diferentes estrategias e intervenciones terapeúticas sobre la circulación sistémica y cerebral, resulta particularmente importante. La regulación del flujo sanguíneo cerebral (FSC) es un factor determinante entre los mecanismos implicados en el desarrollo de la lesión cerebral neonatal, siendo por ello objetivo prioritario de muchos investigadores en las últimas décadas, encontrar técnicas fiables de medició n de los parámetros hemodinámicos cerebrales. Sin embargo, el uso de las diferentes técnicas de exploración de la hemodinámica cerebral viene limitado por una serie de consideraciones generales prioritarias: la inocuidad de la técnica, su facilidad de aplicación, y la precisión de la medida. El objetivo de este trabajo será ilustrar cómo a través del estudio con estas técnicas, unido al necesario conocimiento de la fisiopatología neonatal, podemos obtener un mejor conocimiento de factores antenatales y perinatales responsables del daño cerebral, en concreto de la encefalopatía hipóxico- isquémica, así como el impacto de dicha lesión en el desarrollo. Además de utilizar estos conocimientos para prevenir dicha patología, nuestro objetivo consiste en conseguir un adecuado tratamiento médico o neuroquirúrgico, evitando o minimizando de este modo las secuelas neurológicas. La lesión cerebral hipóxico-isquémica es una de las principales causas de mortalidad y morbilidad neurológica tanto en el recién nacido prematuro como en el nacido a término. Basados en datos imprecisos de la historia clínica, se considera que hasta un 90% de las lesiones hipóxico-isquémicas neonatales son producto de insultos sostenidos por el feto en los periodos anteparto y/o intraparto. De hecho, estudios neuropatológicos practicados en recién nacidos a término asfícticos, fallecidos en la primera semana de vida, revelaron lesiones histológicas sugestivas de daño cerebral antiguo, anterior al parto, en un 48% de la población estudiada. Tan sólo entre un 15-20% de pacientes nacidos a término con parálisis cerebral tienen claros antecedentes de riesgo perinatales. Finalmente, existen factores de riesgo postnatales que son causa de asfixia y lesión cerebral neonatal aproximadamente en el 10% de casos restantes. Estas complicaciones postparto son especialmente importantes en la población de RN prematuros. LESION CEREBRAL HIPÓXICO-ISQUÉMICA La lesión cerebral neonatal tiene como antecedente más frecuente la asfixia. Dicha situación clínica implica la existencia de un trastorno en el intercambio de gases, cuyo resultado es el déficit de oxígeno y el exceso de carbónico, con la consiguiente acidosis derivada de lo anterior. El mantenimiento de la asfixia casi siempre producirá hipotensión e isquemia. Esta situación puede producirse igualmente intraútero, donde la disminución del intercambio de gases entre la circulación materna y fetal, junto con la reducción de flujo sanguíneo al feto, determinan la asfíxia del producto. En la práctica clínica ha quedado acuñado el término de lesión o encefalopatía hipóxicoisquémica, dada la dificultad para establecer con precisión si ha predominado la hipoxemia (disminución del contenido de oxígeno de la sangre), o la isquemia (reducción de la perfusión sanguínea en un determinado lecho tisular), como determinante etiopatogénico principal. Seguramente, en la mayoría de los casos una combinación de ambas condicionan la deficiencia de oxígeno en los tejidos, determinante de la lesión neurológica causada por el insulto hipóxico-isquémico. CAMBIOS HEMODINAMICOS Y DEL FLUJO SANGUINEO CEREBRAL (FSC) La asfixia condiciona una serie de cambios, inicialmente adaptativos, pero que, de perpetuarse el insulto hipóxico- isquémico, condicionarán una cascada de eventos que amplificarán el daño tisular a nivel de los diferentes órganos y sistemas. Entre ellos hay que mencionar factores endocrinos, metabólicos y cambios celulares. Centrándonos en los cambios hemodinámicos, la primera respuesta adaptativa ante la asfixia es la bradicardia junto con el incremento de tensión arterial sistémica (TA) para mantener un aceptable gasto cardíaco, seguida de una redistribución del flujo sanguíneo, con perfusión preferencial de los órganos vitales, esto es, el territorio cerebral, suprarrenal y coronario. Si bien el cerebro posee la propiedad de mantener un flujo constante dentro de un amplio margen de valores de la TA (autorregulación), en situación de asfixia se va a perder dicha propiedad. Así pues, el FSC se modifica en relación directa con los cambios de TA. Dado que de mantenerse la asfixia se va a producir una depresión miocárdica, y por tanto, una caida de la TA, la perfusión cerebral se va a ver igualmente comprometida. La presión intracraneal (PIC) influiría en la presión de perfusión en estas circunstancias, pues la presión de perfusión cerebral resultaría de la diferencia entre la TA y la PIC (PPC= TA-PIC). Sin embargo, los estudios de hipóxia- isquemia neonatal en los que se monitorizó de forma contínua la PIC a nivel subaracnoideo, mostraron que los cambios clínicos y EEG precedían al pico de incremento de la PIC. Esto indica que el edema cerebral es un epifenómeno secundario al daño isquémico, con la consiguiente necrosis celular, y no una causa determinante a la isquemia, en la mayoría de los casos. Los mecanismos de lesión cerebral del cerebro inmaduro difieren notablemente de los del cerebro maduro. Una diferencia crítica reside en el solapamiento que existe entre los procesos esenciales para el normal desarrollo cerebral y aquéllos que median la lesión celular. Así, las zonas de actual desarrollo vascular y celular en un determinado momento evolutivo, son las más vulnerables a la agresión hipóxico-isquemica, existiendo un estrecho paralelismo espacial y temporal entre los procesos críticos del desarrollo y los patrones de lesión. Explicaremos algunas particularidades del cerebro en desarrollo. El receptor NMDA del glutamato juega un papel determinante en los procesos de diferenciación, arborización dendrítica, crecimiento axonal, sinaptogénesis y plasticidad sináptica. La densidad de estos receptores en zonas de desarrollo cerebral excede con mucho a la del cerebro maduro. Así mismo, la activación de los mismos determina una apertura más sostenida de los canales iónicos, facilitando una mayor entrada de Ca++. La proteina fijadora de calcio a nivel citoplasmático es deficiente en el cerebro inmaduro. Aunque globalmente la demanda energética y de oxígeno del cerebro inmaduro es menor que en el adulto, las zonas de desarrollo neuronal activo, particularmente la sinaptogénesis, utilizan el oxígeno intensamente. Existe una marcada activación de los enzimas críticos para la homeostasis iónica (Na/K-ATPasa) y el metabolismo oxidativo. Dicho hipermetabolismo condicionará un consumo energético acelerado en situación de hipóxia- isquemia. El cerebro en desarrollo es tan dependiente de una perfusión mantenida debido a la ausencia de reservas intrínsecas de energía y substratos, si bien el cerebro inmaduro es capaz de utilizar substratos energéticos tales como cetonas, lactato o ácisos grasos libres. Determinadas zonas del cerebro en desarrollo son más vulnerables a la isquemia, pues incluso en situación de normalidad su perfusión es menor que las regiones adyacentes. Se denominan áreas de vascularización limítrofe o terminal, y corresponden a las zonas irrigadas por las ramas terminales de las principales arterias cerebrales. Según el momento evolutivo varían, siendo la región parasagital del cortex en los hemisferios cerebrales, particularmente a nivel parieto-occipital, en el recién nacido a término, y la sustancia blanca periventricular, en el recién nacido prematuro. Estas áreas son especialmente vulnerables a los insultos que ocasionan hipoperfusión global. Por último, los sistemas de autorregulación intrínsecos están infradesarrollados en el cerebro inmaduro, en relación directa a la edad postconcepcional. TÉCNICAS PARA EL ESTUDIO DE LA HEMODINAMICA CEREBRAL Las principales técnicas de neuroimagen se recogen en la Tabla 1. Algunas de ellas serán ilustradas y discutidas durante la exposición en el contexto de la encefalopatía hipóxico- isquémica tanto del recién nacido a término como del prematuro. Tabla 1. Principales técnicas de neuroimagen Técnicas de visualización de la estructura cerebral Neuroultrasonografía convencional Doppler con imagen de flujo en color (CDFI) Energía Doppler color (CDE) Tomografía computarizada Resonancia magnética Resonancia magnética convencional Técnicas de difusión de RM Angiografía RM Angiografía cerebral Tecnicas de medición del flujo cerebral Doppler convencional y con imagen en color (CDFI y CDE) Espectroscopia cercana al infrarrojo (NIRS) Técninas de aclaramiento de Xe133 Tomografía con emisión de positrones Metabolismo cerebral in vivo Espectroscopia RM (MRS) Otros estudios neurodiagnosticos Tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) La mayor contribución al conocimiento de la hemodinámica cerebral del recién nacido críticamente enfermo y del niño prematuro parte de los estudios con xenon, donde el aclaramiento de la radiación gamma de dicha sustancia permitía la cuantificación absoluta del FSC. La exposición, aunque escasa, a la radiación, y sobre todo, el hecho de que se requieran aproximadamente 15 minutos en cada medición, limitan su utilidad, al comprometer las medidas repetidas del FSC. Los estudios realizados con tomografía con emisión de positrones han contribuido al conocimiento de aspectos cuantitativos del FSC y volumen sanguíneo cerebral (VSC) global y regional, así como del metabolismo cerebral. Es, sin embargo, una técnica compleja y cara, no aplicable a la cabecera del paciente, limitándose por tanto los estudios seriados. Otras técnicas que han sido utilizadas en la etapa neonatal para el estudio de los cambios hemodinámicos no aportan datos cuantitativos (pletismografía con oclusión venosa o SPECT), o bien dan información cuantitativa pero no miden específicamente FSC, como la técnica de ultrasonografía-Doppler. En el año 1979, Henrietta Bada y sus colaboradores introdujeron el método Doppler para estudiar modificaciones de la velocidad de flujo sanguíneo cerebral en neonatos con asfíxia perinatal y hemorragia intracraneal. En la actualidad, la técnica Doppler con imagen de flujo en color (CDFI), ha permitido el estudio de diversos aspectos del cerebro neonatal, no sólo en relación a cambios en la perfusión cerebral y resistencia vascular cerebral, sino como una herramienta de gran utilidad para la identificación de vasos, incluidos los de pequeño calibre. El CDFI es una técnica con un gran campo en la investigación clínica, además de ser rutinariamente utilizada en nuestras unidades de cuidados intensivos neonatales con fines asistenciales. La progresiva evolución de esta técnica no invasiva nos hace suponer una mayor potencialidad, no sólo diagnóstica, sino con valor pronóstico. Más recientemente, una nueva técnica de imagen denominada Energía Doppler color (CDE) ("Colour Doppler Energy o Power Doppler "), permite el estudio hemodinámico cerebral con mayor precisión. Esta calcula la energía de retorno de la señal Doppler, más que velocidad de flujo y traslada esas señales en color. La ventaja del CDE es su independencia del ángulo de insonación. Tiene por esto la potencia para investigar áreas del cerebro del recién nacido que son de muy bajo flujo (velocidad). Esta técnica nos está facilitando la monitorización de la microcirculación en importantes regiones del cerebro del prematuro como los ganglios basales y la sustancia blanca periventricular. Además, es de ayuda para la exploración de una serie de situaciones clínicas: identificando la localización exacta de colecciones extraaxiales, diferenciando coágulos intraventriculares del plexo coroideo normal, detectando hemorragia intraventricular, y demostrando una perfusión cerebral asimétrica. Durante la presentación mostraremos imágenes obtenidas con esta técnica. La técnica de Doppler y más concretamente, el CDFI y CDE, ha permitido la identificación de vasos cerebrales y el estudio de la velocidad de flujo sanguíneo cerebral. Por ello, en todas las situaciones clínicas en las que se produzcan alteraciones hemodinámicas, tanto sistémicas como localizadas a nivel cerebral, entre las que se encuentra la encefalopatía hipóxico- isquémica, los pacientes pueden ser estudiados por medio de esta técnica para evaluar la VFSC y actuar, si ésto es posible, sobre el factor etiológico que lo está alterando. Esta técnica es tremendamente útil en el estudio de la hemodinámica cerebral del prematuro. El CDFI y CDE están siendo utilizados para evaluar los efectos que sobre la hemodinámica cerebral tienen ciertas drogas, otras intervenciones como la ventilación mecánica o para la indicación de tratamiento neuroquirúrgico, entre otros. Dentro del marco descrito, la Espectrofotometría Cercana al Infrarrojo (NIRS) se presenta como una alternativa atractiva para la monitorización neonatal, dado que es una técnica no invasiva, absolutamente inocua y de fácil aplicabilidad, pudiéndose utilizar de forma contínua a la cabecera del paciente. Permite obtener datos cuantitativos seriados de diferentes variables hemodinámicas, así como obtener información sobre la utilización del oxígeno a nivel celular. Esta técnica permite monitorizar de forma contínua la concentración de la oxihemoglobina, deoxi-hemoglobina, hemoglobina total y la citocromo aa3, siendo esta última la enzima que cataliza más del 95% del total del oxígeno utilizado por la célula. Merced al Principio de Fick, y utilizando el oxígeno como trazador, puede obtenerse por NIRS cuantificaciones absolutas del FSC. A partir de dicho parámetro, podemos calcular la cesión de oxígeno a los tejidos. La medición del volumen sanguíneo cerebral puede realizarse en términos absolutos, induciendo un cambio en la saturación de oxígeno (lo que obliga a la medición intermitente del mismo), o de forma contínua, por medio de la monitorización de los cambios de la hemoglobina total a lo largo del tiempo, obteniéndose entonces cuantificación absoluta de las variaciones del volumen a partir de un punto inicial de medida. Por medio de NIRS se puede calcular también la saturación cerebral venosa; a partir de ésta, podemos calcular la extracción cerebral de oxígeno, así como la tasa metabólica de oxígeno cerebral (conociendo el FSC). Todos estos parámetros permiten evaluar el acoplamiento entre el flujo sanguíneo cerebral y las necesidades metabólicas. Por todo ello, la técnica de NIRS permite estudiar ampliamente la hemodinámica cerebral en el recién nacido asfíctico. En prematuros con estados de circulación cerebral presión-pasiva, esta técnica podría ser de gran ayuda en la prevención de la lesión cerebral, dada la gran variedad de parámetros hemodinámicos y metabólicos que permite eva luar. La técnica de NIRS podrá ayudar a obtener criterios de intervención en el recién nacido prematuro ya que está basada en medidas directas de la oxigenación cerebral. Un área potencial de gran transcendencia sería el prematuro con ventriculomegalia. La modalidad de resonancia magnética (RM) más reciente es la técnica de difusión, la cual ha sido aplicada en RN a término con encefalopatía hipóxico- isquémica o convulsiones. Esta técnica es capaz de caracterizar la lesión de forma muy precoz, por lo que podría ayudar a identificar aquellos niños susceptibles de beneficiarse del tratamiento con agentes de protección cerebral. Otra adaptación de la RM por difusión se ha valido del hecho que la difusión de agua en tres dimensiones está influenciada por el medio neuroestructural. Esta técnica denominada "difusion tensor MRI" puede proveer un conocimiento de gran valor en la distorsión estructural causada por la hidrocefalia posthemorrágica y sus efectos a largo plazo, por ejemplo sobre el desarrollo axo nal . Otra nueva modalidad que ya ha sido utilizada en neonatos es la RM angiográfica, que facilita el estudio de los vasos cerebrales, incluyendo vasculitis, malformación cerebral y enfermedad oclusiva. BIBLIOGRAFÍA - Allison JW, Seibert JJ. Transcranial Doppler in the newborn with asphyxia. Neuroimaging Clin N Am 1999;9:11-16. - Bennhagen R. G, Weintraub R. G, Lundstrom N. R, Svenningsen N. W. Hipoxicischemic encephalopaty is associated with regional ghanges in cerebral blood flow velocity and alterations in cardiovascular function. Biol Neonate 1998;73:275-286. - Barckovich AJ, Ferriero DM. 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